Tectonique des plaques, le modèle NUVEL-1

Laurent Husson

ENS Lyon

Benoît Urgelli

ENS Lyon / DGESCO

12/03/2001

Résumé

Principe de fonctionnement du modèle NUVEL1 relatif au mouvement des plaques lithosphériques.


Le modèle NUVEL1 découpe la surface de la Terre en un ensemble de 12 plaques considérées comme rigides (c'est-à-dire qu'on ignore les déformations internes, telles que les chaînes de montagne).

Toutes ces plaques se déplacent a la surface de la Terre. Et comme la Terre est une sphère, tout déplacement peut être ramené à une rotation sur cette sphère, autour d'un pôle de rotation (interne ou externe à la plaque), avec une certaine vitesse angulaire.

Comme les plaques sont supposées rigides, elles gardent la même géométrie. La Terre ne change évidement pas de volume sur les 3 millions d'années sur lequel se base NUVEL1.

C'est pourquoi, toute la surface produite au niveau des dorsales, parfaitement connue et mesurée grâce aux anomalies magnétiques, doit être consommée par les zones de subduction, alors que le mouvement de "consommation" au niveau de ces zones est bien plus difficile à quantifier sur ces 3 derniers millions d'années.

Remarquez que tenir compte des surface créées et les faire disparaître n'implique en rien que la création de surface (les dorsales) est à l'origine de la consommation (subduction) ; c'est plutôt le contraire. C'est une facilité de mesure et de calcul, car les surfaces créées sont très facilement mesurables, ce qui n'est pas le cas des surfaces absorbées (puisque par définition elles ont disparu).

Le modèle NUVEL1 cherche donc a minimiser les excès de surface, en faisant disparaître dans l'ensemble des zones de subduction (et donc en donnant un mouvement aux plaques) la surface la plus égale possible à ce qui est créé au niveau de l'ensemble des dorsales.

Les données qu'utilise ce modèle sont, outre les taux d'ouverture océanique, les azimuts des failles transformantes (qui donnent la direction de déplacement des plaques), et les mécanismes au foyer, c'est-à-dire le déplacement sur la faille qui a généré un séisme.

En inversant toutes ces données, NUVEL1 propose un modèle cohérent à l'échelle de la Terre, modèle qui minimise l'écart entre rotation parfaite de plaques par rapport aux données mesurées.

Plusieurs types de représentations de ce modèle sont proposées. Le premier type de représentation donne pour chaque frontière de plaque la direction et l'amplitude du mouvement de part et d'autre de cette frontière. C'est donc très voisin de ce qu'on représente classiquement depuis 1967.

Il s'agit donc de mouvements relatifs, qui ne permettent pas facilement de voir le mouvement "réel" d'une plaque. Sur un tel modèle, on a par exemple l'impression en regardant la dorsale atlantique que l'Afrique se dirige vers l'Est, alors qu'on a l'impression qu'elle va vers l'Ouest si on regarde la dorsale Est-indienne ou la mer Rouge.

Un deuxième type de représentation prend comme repère un "repère supposé fixe et intrinsèque à la Terre". Ce deuxième type de représentation existe aussi avec plusieurs variantes. Par exemple, on suppose que les points chauds sont fixes, et on minimise le mouvements entre l'ensemble des plaques et des points chauds. Ou encore, on minimise le mouvement global de l'ensemble de toutes les plaques.

Prenez, par exemple, deux plaques, l'une "fixe" et l'autre s'en rapprochant à 10 cm/an. Le résultat à la frontière serait le même si la première allait à 10 cm/an vers l'Ouest et la deuxième à 20 cm/an vers l'Ouest également, ou encore si la première allait à 10 cm/an vers l'Est et la deuxième était fixe...

L'ordinateur, connaissant les mouvements de l'ensemble de toutes les frontières de plaques peut donner des mouvements "absolus" pour faire en sorte que la somme algébrique de tous les mouvements absolus soit la plus faible possible (cela minimise le mouvement global des plaques par rapport aux axes d'inertie de la Terre).

Cette variante ressemble beaucoup à celle qui utilise les points chauds, ce qui montre bien que les points chauds sont presque fixes par rapports aux axes d'inertie de la Terre. Toutes ces représentations sont des variantes du modèle NUVEL1.